JP2009008952A

JP2009008952A - Optical module

Info

Publication number: JP2009008952A
Application number: JP2007171163A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Ooyama; 貴晴大山; Arata Kamei; 新亀井; Yoshiyuki Doi; 芳行土居; Ikuo Ogawa; 育生小川; Akemasa Kaneko; 明正金子; Yasuaki Tamura; 保暁田村; Yuichi Suzuki; 雄一鈴木
Original assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-01-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce coupling loss by suppressing reflected light which is generated according to input and output of light signals. <P>SOLUTION: The optical module is provided with: a package including a casing having at least one opened side, a glass lid closing and sealing the opening part of the casing while transmitting light, and an optical element fixed to the glass lid with a light receiving surface or light emitting surface thereof being opposed thereto; and a planar light wave circuit in which an optical waveguide and an optical functional element are integrated. The glass lid of the package is bonded to an input and output end surface of the optical waveguide of the planar light wave circuit; the light waveguide is optically connected to the light receiving surface or light emitting surface of the optical element, and the light propagating direction in the input and output end surface of the optical waveguide is inclined to the vertical direction of the light receiving surface or light emitting surface of the optical element. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、主に光ファイバ通信に用いられる光モジュールに関し、より詳細には、反射減衰量を低減し、光素子と導波路との結合損失を低減した光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module mainly used for optical fiber communication, and more particularly to an optical module in which a return loss is reduced and a coupling loss between an optical element and a waveguide is reduced.

近年、光ファイバ伝送の普及に伴い、様々な光信号処理機能を実現するための技術が必要とされている。また、多数の光素子を高密度に集積する技術が求められている。この様な技術として、平面光波回路（以下、ＰＬＣという）が知られている。ＰＬＣは、主にシリコン基板または石英基板上に、光信号を伝播させるコアとクラッドとから構成される光導波路と光機能素子とを集積した光回路である。ＰＬＣは、生産性、信頼性が高く、集積化、高機能化の点で優れている。ＰＬＣと、ＬＤなどの発光素子、ＰＤなどの受光素子とを多数高密度に集積した光モジュールの開発が活性化している。 In recent years, with the spread of optical fiber transmission, techniques for realizing various optical signal processing functions are required. In addition, a technique for integrating a large number of optical elements at a high density is required. As such a technique, a planar lightwave circuit (hereinafter referred to as PLC) is known. The PLC is an optical circuit in which an optical waveguide composed of a core and a clad for propagating an optical signal and an optical functional element are integrated on a silicon substrate or a quartz substrate. PLC has high productivity and reliability, and is excellent in terms of integration and high functionality. Development of an optical module in which a large number of PLCs, light emitting elements such as LDs, and light receiving elements such as PDs are integrated at high density has been activated.

図１に、従来の光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０およびコネクタ５２が配置されたプリント基板５０を、筐体９の内部に収容している。一例として、ＰＬＣ３０には、光機能素子としてアレイ導波路回折格子型光合分波器（以下、ＡＷＧという）が形成されている。ＡＷＧは、光ファイバ２に接続された入力導波路３３と結合する入力スラブ導波路３４と、出力導波路３７と結合する出力スラブ導波路３６と、入力スラブ導波路３４と出力スラブ導波路３６とを接続するアレイ導波路３５から構成されている。 FIG. 1 shows a configuration of a conventional optical module. In the optical module 1, a printed circuit board 50 on which the PLC 30, the PD package 40, and the connector 52 are arranged is accommodated in the housing 9. As an example, the PLC 30 is formed with an arrayed waveguide grating type optical multiplexer / demultiplexer (hereinafter referred to as AWG) as an optical functional element. The AWG includes an input slab waveguide 34 coupled to the input waveguide 33 connected to the optical fiber 2, an output slab waveguide 36 coupled to the output waveguide 37, an input slab waveguide 34, and an output slab waveguide 36. It is comprised from the arrayed waveguide 35 which connects.

ＡＷＧの出力導波路３７の端面、すなわちＰＬＣ３０の端面には、ＰＤパッケージ４０が接合されている。光モジュール１は、光パワーモニタであり、光ファイバ２から入力された波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０に収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。 The PD package 40 is bonded to the end face of the AWG output waveguide 37, that is, the end face of the PLC 30. The optical module 1 is an optical power monitor that demultiplexes the wavelength division multiplexed signal input from the optical fiber 2 into optical signals of individual wavelengths by the AWG, and the individual PDs accommodated in the PD package 40. Receive light at the light receiving surface.

図２に、従来のＰＤパッケージの構成を示す。ＰＤパッケージ４０は、複数の受光面４４を有するＰＤアレイ４３を、セラミック筐体４１の内部に収容している。セラミック筐体４１とガラス蓋４２とは半田で接続され、ＰＤアレイ４３が気密封止されている。ＰＤアレイ４３は、電気的に接続された電気配線４５を介して、筐体４１外部の他の素子と接続される。ＰＤパッケージ４０は、チップスケールパッケージ型ＰＤアレイと呼ばれ、ＣＡＮパッケージのＰＤを複数並べたＰＤアレイモジュールと比較して、非常に小型であり、低コストで多数のＰＤを集積できる技術として注目されている（例えば、特許文献１参照）。 FIG. 2 shows the configuration of a conventional PD package. The PD package 40 accommodates a PD array 43 having a plurality of light receiving surfaces 44 inside a ceramic casing 41. The ceramic casing 41 and the glass lid 42 are connected by solder, and the PD array 43 is hermetically sealed. The PD array 43 is connected to other elements outside the housing 41 via an electrically connected electrical wiring 45. The PD package 40 is called a chip scale package type PD array, and is much smaller than a PD array module in which a plurality of PDs of a CAN package are arranged. (For example, refer to Patent Document 1).

図３に、従来の光モジュールにおけるＰＬＣとＰＤパッケージとの接続方法を示す。図３は、図１のＡ−Ａ′における断面図を示している。ＰＬＣ３０は、基板３２上に光導波路層３１を有し、光導波路層３１にＡＷＧが形成されている。ＡＷＧの出力導波路３７ａ，３７ｂの端面は、垂直に研磨され、ＰＤパッケージ４０のガラス蓋４２と、ＵＶ接着剤により接合されている。ＰＤアレイ４３と電気的に接続された電気配線４５は、筐体４１の外部まで引き出されており、リードピン４６が取り付けられている。電気配線４５またはリードピン４６は、プリント基板５０上に形成した電気配線５１を介して、コネクタ５２と電気的に接続されている。 FIG. 3 shows a method of connecting a PLC and a PD package in a conventional optical module. FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. The PLC 30 has an optical waveguide layer 31 on a substrate 32, and an AWG is formed on the optical waveguide layer 31. The end faces of the output waveguides 37a and 37b of the AWG are polished vertically and joined to the glass lid 42 of the PD package 40 by a UV adhesive. The electrical wiring 45 electrically connected to the PD array 43 is drawn to the outside of the housing 41, and a lead pin 46 is attached. The electrical wiring 45 or the lead pin 46 is electrically connected to the connector 52 via the electrical wiring 51 formed on the printed board 50.

図４は、ＰＬＣとＰＤパッケージの接続部の拡大図である。ＰＬＣ３０に形成されたＡＷＧの出力導波路３７と、ＰＤパッケージ４０に収容されたＰＤアレイ４３の受光面４４とが、光学的に結合している。 FIG. 4 is an enlarged view of a connection portion between the PLC and the PD package. The AWG output waveguide 37 formed in the PLC 30 and the light receiving surface 44 of the PD array 43 accommodated in the PD package 40 are optically coupled.

以上述べたように、例えば、図２に示したように、８チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０を、図１に示したように、６個実装することにより、４８チャンネルの光パワーモニタを構成することができる。多チャンネルの光パワーモニタを、１つの光モジュールに収容することで、非常に小型にでき、簡易に製造することができる。 As described above, for example, as shown in FIG. 2, by mounting six PD packages 40 containing an 8-channel PD array 43 as shown in FIG. A monitor can be configured. By accommodating the multi-channel optical power monitor in one optical module, it can be very small and can be easily manufactured.

特開２００６−１２８５１４号公報JP 2006-128514 A

従来の光モジュール１は、図４に示したように、出力導波路３７の光伝播方向（図中の太い破線）と、ＰＤアレイ４３の受光面４４の鉛直方向（図中の細い破線）とが一致している。そのため、出力導波路３７から出射された光が、ガラス蓋４２に入射する際に、媒質の屈折率の不連続により反射光が生じる。反射光の一部は、出力導波路３７と再結合して戻り光となる。戻り光が生じると、反射減衰量が大きくなり、光モジュールの特性を劣化させるという問題があった。従って、出力導波路３７の端面とガラス蓋４２との接続面で生じる戻り光を抑制する必要があった。 As shown in FIG. 4, the conventional optical module 1 includes the light propagation direction of the output waveguide 37 (thick broken line in the figure) and the vertical direction of the light receiving surface 44 of the PD array 43 (thin broken line in the figure). Match. Therefore, when the light emitted from the output waveguide 37 enters the glass lid 42, reflected light is generated due to the discontinuity of the refractive index of the medium. Part of the reflected light is recombined with the output waveguide 37 to become return light. When return light is generated, there is a problem that the return loss increases and the characteristics of the optical module are deteriorated. Therefore, it is necessary to suppress the return light generated at the connection surface between the end face of the output waveguide 37 and the glass lid 42.

また、出力導波路３７から出射された光は、回折により広がりつつＰＤアレイ４３の受光面４４に到達する。その結果、ＰＤとの結合損失が大きくなるといった問題があった。例えば、光導波路層３１におけるコアとクラッドの比屈折率差１．５％、コアサイズ４．５μｍ×４．５μｍの場合、スポットサイズは３．３μｍ×３．３μｍ程度となる。ＰＤアレイ４３の受光面４４の受光径を８０μｍとする。このとき、出力導波路３７から出射された光が、数百μｍの距離を伝播して、受光面４４に到達すると、約２．５ｄＢもの結合損失が見積もられる。 The light emitted from the output waveguide 37 reaches the light receiving surface 44 of the PD array 43 while spreading by diffraction. As a result, there is a problem that the coupling loss with the PD becomes large. For example, when the relative refractive index difference between the core and the clad in the optical waveguide layer 31 is 1.5% and the core size is 4.5 μm × 4.5 μm, the spot size is about 3.3 μm × 3.3 μm. The light receiving diameter of the light receiving surface 44 of the PD array 43 is 80 μm. At this time, when the light emitted from the output waveguide 37 propagates a distance of several hundred μm and reaches the light receiving surface 44, a coupling loss of about 2.5 dB is estimated.

光パワーモニタとして機能させる場合には、できるだけ受光感度を高めたいため、このような結合損失を低減する必要がある。そこで、出力導波路３７の端面と受光面４４との間に、ビーム径を絞るためのレンズを挿入する方法が採用される。しかしながら、レンズの挿入は、部材点数の増大を招くばかりか、光軸を調芯する工程が複雑になるため、組み立て工数の増大を招くといった問題があった。さらに、多チャンネル化が求められる光モジュールにおいては、組み立てコストの増大は計り知れない。 When functioning as an optical power monitor, it is necessary to reduce such coupling loss in order to increase the light receiving sensitivity as much as possible. Therefore, a method of inserting a lens for reducing the beam diameter between the end face of the output waveguide 37 and the light receiving surface 44 is employed. However, the insertion of the lens not only increases the number of members, but also complicates the process of aligning the optical axis, which causes an increase in assembly man-hours. Furthermore, in an optical module that requires a multi-channel structure, the assembly cost cannot be increased.

一方、ＰＤパッケージ４０に代えて、ＬＤアレイを収容するＬＤパッケージを光モジュールに適用することも考えられる。この場合には、ＬＤから出射した光は、ガラス蓋４２を透過し、ＰＬＣ３０の導波路に入射する際に、媒質の屈折率の不連続により反射戻り光が生じる。反射戻り光は、ＬＤと再結合し、ＬＤの発振スペクトルを不安定にしたり、光出力パワーの変動を引き起こすという問題があった。反射戻り光は、光モジュールの特性劣化の要因のひとつとなるため、導波路端面とガラス蓋４２との接続面で生じる反射光を抑制する必要があった。 On the other hand, instead of the PD package 40, an LD package that accommodates an LD array may be applied to the optical module. In this case, when the light emitted from the LD passes through the glass lid 42 and enters the waveguide of the PLC 30, reflected return light is generated due to the discontinuity of the refractive index of the medium. The reflected return light recombines with the LD, and there are problems that the oscillation spectrum of the LD becomes unstable and the optical output power fluctuates. Since the reflected return light becomes one of the causes of the characteristic deterioration of the optical module, it is necessary to suppress the reflected light generated at the connection surface between the waveguide end face and the glass lid 42.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光信号の入出力に伴い発生する反射光を抑制し、結合損失を低減した光モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical module in which reflected light generated by input / output of an optical signal is suppressed and coupling loss is reduced. is there.

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも一方が開口した筐体と、光を透過し、前記筐体の開口部を塞いで密封するガラス蓋と、受光面または発光面を前記ガラス蓋と対向させて固定された光素子を含むパッケージと、光導波路と光機能素子とが集積された平面光波回路とを含む光モジュールにおいて、前記平面光波回路の前記光導波路の入出力端面に、前記パッケージの前記ガラス蓋が接合され、前記光素子の受光面または発光面と前記光導波路とが光学的に結合され、前記光導波路の入出力端面における光伝播方向が、前記光素子の受光面または発光面の鉛直方向に対して、傾いていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the invention described in claim 1 includes a housing having at least one opening, and a glass lid that transmits light and closes and seals the opening of the housing. And a planar lightwave circuit in which a light receiving surface or a light emitting surface is fixed to face the glass lid, and a planar lightwave circuit in which an optical waveguide and an optical functional element are integrated. The glass lid of the package is bonded to the input / output end face of the optical waveguide, the light receiving surface or light emitting face of the optical element and the optical waveguide are optically coupled, and light at the input / output end face of the optical waveguide The propagation direction is inclined with respect to the vertical direction of the light receiving surface or light emitting surface of the optical element.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光モジュールにおいて、前記平面光波回路の水平面内において、前記光導波路の入出力端面における光伝播方向が、前記光素子の受光面または発光面の鉛直方向に対して、傾いていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the optical module according to the first aspect, in the horizontal plane of the planar lightwave circuit, the light propagation direction at the input / output end surface of the optical waveguide is a light receiving surface or a light emitting surface of the optical element. It is characterized by being inclined with respect to the vertical direction.

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光モジュールにおいて、前記平面光波回路に垂直な面内において、前記光導波路の入出力端面における光伝播方向が、前記光素子の受光面または発光面の鉛直方向に対して、傾いていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the optical module according to the first aspect, in the plane perpendicular to the planar lightwave circuit, the light propagation direction at the input / output end surface of the optical waveguide is the light receiving surface of the optical element or It is characterized by being inclined with respect to the vertical direction of the light emitting surface.

請求項４に記載の発明は、請求項１、２または３に記載の光モジュールにおいて、前記平面光波回路の光導波路の入出力端面を含む端部に、スポットサイズ変換器が集積されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the optical module according to the first, second, or third aspect, a spot size converter is integrated at an end portion including an input / output end face of the optical waveguide of the planar lightwave circuit. It is characterized by.

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の前記平面光波回路は、アレイ導波路回折格子型光合分波器であり、前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の複数の入力導波路または複数の出力導波路のいずれかと、前記光素子の複数の受光面または発光面の各々とが光学的に結合されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the planar lightwave circuit according to any one of the first to fourth aspects is an arrayed waveguide diffraction grating type optical multiplexer / demultiplexer, and the arrayed waveguide diffraction grating type optical multiplexer / demultiplexer. Any one of the plurality of input waveguides or the plurality of output waveguides is optically coupled to each of the plurality of light receiving surfaces or light emitting surfaces of the optical element.

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の前記アレイ導波路回折格子型光合分波器は、第１入力導波路および複数の第２出力導波路と結合する第１スラブ導波路と、複数の第１出力導波路および第２入力導波路と結合する第２スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路と前記第２スラブ導波路とを接続するアレイ導波路とを含み、前記第１入力導波路と前記第１出力導波路との間に構成される第１光合分波機能と、前記第２入力導波路と前記第２出力導波路との間に構成される第２光合分波機能とを有することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, the arrayed waveguide grating optical multiplexer / demultiplexer according to the fifth aspect of the present invention includes a first slab waveguide coupled to the first input waveguide and the plurality of second output waveguides. A second slab waveguide coupled to the plurality of first output waveguides and the second input waveguide, and an array waveguide connecting the first slab waveguide and the second slab waveguide, A first optical multiplexing / demultiplexing function configured between one input waveguide and the first output waveguide, and a second optical multiplexing / demultiplexing configured between the second input waveguide and the second output waveguide. It has a wave function.

以上説明したように、本発明によれば、光素子の受光面または発光面と平面光波回路の光導波路とが光学的に結合され、光導波路の入出力端面における光伝播方向が、光素子の受光面または発光面の鉛直方向に対して傾いているので、光信号の入出力に伴い発生する反射光を抑制し、結合損失を低減することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the light-receiving surface or light-emitting surface of the optical element is optically coupled to the optical waveguide of the planar lightwave circuit, and the light propagation direction at the input / output end face of the optical waveguide is Since the light-receiving surface or the light-emitting surface is inclined with respect to the vertical direction, it is possible to suppress the reflected light generated by the input / output of the optical signal and reduce the coupling loss.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、同じ機能の部材には、同じ符号を付して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member of the same function.

図５に、本発明の実施例１にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、４８チャンネルの光パワーモニタであり、４８本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、８チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０が６個接合されている。光ファイバ２から入力された４８波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０に収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。 FIG. 5 shows the configuration of the optical module according to Example 1 of the present invention. The optical module 1 is a 48-channel optical power monitor, and includes a PLC 30 on which an AWG having 48 output waveguides 37 is formed. Six PD packages 40 containing 8-channel PD arrays 43 are joined to the end face of the PLC 30. The 48 wavelength division multiplexed signals input from the optical fiber 2 are demultiplexed into optical signals of individual wavelengths by the AWG, and are received by the light receiving surfaces of the individual PDs accommodated in the PD package 40.

図６は、実施例１にかかるＰＬＣとＰＤパッケージの接続部の拡大図である。ＰＬＣ３０に形成されたＡＷＧの出力導波路３７と、ＰＤパッケージ４０に収容されたＰＤアレイ４３の受光面４４とが、光学的に結合している。従来の光モジュールと異なる点は、出力導波路３７のレイアウト配置である。出力導波路３７の光伝播方向（図中の太い破線）が、ＰＤアレイ４３の受光面４４の鉛直方向（図中の細い破線）に対して、ＰＬＣ３０の水平面内において、傾いて配置されている。 FIG. 6 is an enlarged view of a connection portion between the PLC and the PD package according to the first embodiment. The AWG output waveguide 37 formed in the PLC 30 and the light receiving surface 44 of the PD array 43 accommodated in the PD package 40 are optically coupled. The difference from the conventional optical module is the layout of the output waveguide 37. The light propagation direction of the output waveguide 37 (thick broken line in the figure) is inclined with respect to the vertical direction of the light receiving surface 44 of the PD array 43 (thin broken line in the figure) in the horizontal plane of the PLC 30. .

この傾きの角度を、４〜１２度とすることで、出力導波路３７の端面とガラス蓋４２との接続面で生じる反射光の出力導波路３７への再結合を低減することができる。例えば、傾き角を８度にすることにより、従来の光モジュールでは−２５ｄＢ程度であった反射減衰量を、−３５ｄＢ以下に低減することができる。 By setting the angle of inclination to 4 to 12 degrees, recombination of reflected light to the output waveguide 37 generated at the connection surface between the end face of the output waveguide 37 and the glass lid 42 can be reduced. For example, by setting the tilt angle to 8 degrees, the return loss, which was about −25 dB in the conventional optical module, can be reduced to −35 dB or less.

図７に、本発明の実施例２にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、４８チャンネルの光パワーモニタであり、４８本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、８チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０が６個接合されている。光ファイバ２から入力された４８波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０に収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。 FIG. 7 shows a configuration of an optical module according to Example 2 of the present invention. The optical module 1 is a 48-channel optical power monitor, and includes a PLC 30 on which an AWG having 48 output waveguides 37 is formed. Six PD packages 40 containing 8-channel PD arrays 43 are joined to the end face of the PLC 30. The 48 wavelength division multiplexed signals input from the optical fiber 2 are demultiplexed into optical signals of individual wavelengths by the AWG, and are received by the light receiving surfaces of the individual PDs accommodated in the PD package 40.

図８に、実施例２にかかるＰＬＣとＰＤパッケージとの接続方法を示す。図８は、図７のＢ−Ｂ′における断面図を示している。ＰＬＣ３０は、基板３２上に光導波路層３１を有し、光導波路層３１にＡＷＧが形成されている。ＡＷＧの出力導波路３７ａ，３７ｂの端面は、ＰＬＣ３０の鉛直方向において傾斜面が形成され、研磨されている。傾斜面は、基板３２の底面に対して９０度未満の角度である。ＰＤパッケージ４０のガラス蓋４２は、この傾斜面に沿ってＵＶ接着剤により接合されている。すなわち、出力導波路３７の光伝播方向（図中の太い破線）が、ＰＤアレイ４３の受光面４４の鉛直方向（図中の細い破線）に対して、傾いて配置されている。 FIG. 8 shows a connection method between the PLC and the PD package according to the second embodiment. FIG. 8 shows a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. The PLC 30 has an optical waveguide layer 31 on a substrate 32, and an AWG is formed on the optical waveguide layer 31. The end faces of the output waveguides 37a and 37b of the AWG are inclined and polished in the vertical direction of the PLC 30. The inclined surface is at an angle of less than 90 degrees with respect to the bottom surface of the substrate 32. The glass lid 42 of the PD package 40 is bonded by a UV adhesive along this inclined surface. That is, the light propagation direction of the output waveguide 37 (thick broken line in the figure) is arranged to be inclined with respect to the vertical direction (thin broken line in the figure) of the light receiving surface 44 of the PD array 43.

ＰＬＣ３０の鉛直方向からの傾きの角度を、４〜１２度とすることで、出力導波路３７の端面とガラス蓋４２との接続面で生じる反射光の出力導波路３７への再結合を低減することができる。例えば、傾き角を８度にすることにより、従来の光モジュールでは−２５ｄＢ程度であった反射減衰量を、−３５ｄＢ以下に低減することができる。 By setting the angle of inclination of the PLC 30 from the vertical direction to 4 to 12 degrees, recombination of the reflected light to the output waveguide 37 generated at the connection surface between the end face of the output waveguide 37 and the glass lid 42 is reduced. be able to. For example, by setting the tilt angle to 8 degrees, the return loss, which was about −25 dB in the conventional optical module, can be reduced to −35 dB or less.

実施例１においては、ＰＬＣ３０の水平面内において傾けた出力光導波路３７の方向が、ＰＤアレイ４３の受光面４４の整列方向と一致する。従って、出力導波路３７から出射された光が、受光面４４に斜めに入射することにより、ＰＤ間のクロストークが劣化する。実施例２によれば、ＰＤアレイ４３の受光面４４の整列方向とは垂直な方向に傾いているので、実施例１と比較して、クロストークを抑制することができる。 In the first embodiment, the direction of the output optical waveguide 37 inclined in the horizontal plane of the PLC 30 coincides with the alignment direction of the light receiving surfaces 44 of the PD array 43. Accordingly, the light emitted from the output waveguide 37 is obliquely incident on the light receiving surface 44, thereby degrading the crosstalk between the PDs. According to the second embodiment, since it is inclined in a direction perpendicular to the alignment direction of the light receiving surfaces 44 of the PD array 43, crosstalk can be suppressed as compared with the first embodiment.

図９に、実施例３にかかるＰＬＣとＰＤパッケージとの接続方法を示す。光モジュール１の構成は、実施例２と同じである。図９は、図７のＢ−Ｂ′における断面図を示している。ＰＬＣ３０は、基板３２上に光導波路層３１を有し、光導波路層３１にＡＷＧが形成されている。ＡＷＧの出力導波路３７ａ，３７ｂの端面は、ＰＬＣ３０の鉛直方向において傾斜面が形成され、研磨されている。傾斜面は、基板３２の底面に対して９０度を超える角度である。ＰＤパッケージ４０のガラス蓋４２は、この傾斜面に沿ってＵＶ接着剤により接合されている。すなわち、出力導波路３７の光伝播方向（図中の太い破線）が、ＰＤアレイ４３の受光面４４の鉛直方向（図中の細い破線）に対して、傾いて配置されている。 FIG. 9 shows a method for connecting the PLC and the PD package according to the third embodiment. The configuration of the optical module 1 is the same as that of the second embodiment. FIG. 9 shows a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. The PLC 30 has an optical waveguide layer 31 on a substrate 32, and an AWG is formed on the optical waveguide layer 31. The end faces of the output waveguides 37a and 37b of the AWG are inclined and polished in the vertical direction of the PLC 30. The inclined surface is an angle exceeding 90 degrees with respect to the bottom surface of the substrate 32. The glass lid 42 of the PD package 40 is bonded by a UV adhesive along this inclined surface. That is, the light propagation direction of the output waveguide 37 (thick broken line in the figure) is arranged to be inclined with respect to the vertical direction (thin broken line in the figure) of the light receiving surface 44 of the PD array 43.

実施例２と同様に、ＰＬＣ３０の鉛直方向からの傾きの角度を、４〜１２度とすることで、出力導波路３７の端面とガラス蓋４２との接続面で生じる反射光の出力導波路３７への再結合を低減することができる。また、実施例３によれば、ＰＤアレイ４３の受光面４４の整列方向とは垂直な方向に傾いているので、実施例１と比較して、クロストークを抑制することができる。 Similarly to the second embodiment, the angle of inclination of the PLC 30 from the vertical direction is set to 4 to 12 degrees, so that the output waveguide 37 of the reflected light generated on the connection surface between the end surface of the output waveguide 37 and the glass lid 42 is obtained. Recombination to can be reduced. Further, according to the third embodiment, the crosstalk can be suppressed as compared with the first embodiment because the tilt is in a direction perpendicular to the alignment direction of the light receiving surfaces 44 of the PD array 43.

このように、出力導波路３７の端面の傾斜面の方向は、どちらであっても良い。ＰＬＣの導波路の端面を斜めに研磨する方法は、従来のＰＬＣと光ファイバを接続する場合に導入される工程を応用するだけで良いため、特に新たな工程開発を行なう必要はない。 Thus, the direction of the inclined surface of the end face of the output waveguide 37 may be either. The method of obliquely polishing the end face of the PLC waveguide need only apply the process introduced when connecting the conventional PLC and the optical fiber, and therefore does not require any new process development.

図１０は、実施例４にかかるＰＬＣとＰＤパッケージの接続部の拡大図である。光モジュール１の構成は、実施例１と同じである。ＰＬＣ３０に形成されたＡＷＧの出力導波路３７と、ＰＤパッケージ４０に収容されたＰＤアレイ４３の受光面４４とが、光学的に結合している。実施例１の光モジュールと異なる点は、出力導波路３７の端面を含む端部において、スポットサイズ変換器３８を集積している点である。スポットサイズ変換器３８は、出力導波路３７のコアの横幅をテーパにして徐々に拡大した構成を有している。 FIG. 10 is an enlarged view of a connection portion between the PLC and the PD package according to the fourth embodiment. The configuration of the optical module 1 is the same as that of the first embodiment. The AWG output waveguide 37 formed in the PLC 30 and the light receiving surface 44 of the PD array 43 accommodated in the PD package 40 are optically coupled. The difference from the optical module of Embodiment 1 is that a spot size converter 38 is integrated at the end including the end face of the output waveguide 37. The spot size converter 38 has a configuration in which the width of the core of the output waveguide 37 is tapered and gradually enlarged.

上述したように、例えば、光導波路層３１におけるコアとクラッドの比屈折率差１．５％、コアサイズ４．５μｍ×４．５μｍの場合、スポットサイズは３．３μｍ×３．３μｍ程度となる。スポットサイズ変換器３８により、コアの横幅を１０００μｍのテーパ長にわたって、徐々に２０μｍ程までに広げると、スポットサイズを３．５μｍ×７．５μｍ程度にすることができる。ＰＤアレイ４３の受光面４４の受光径を８０μｍとする。このとき、出力導波路３７から出射された光が、数百μｍの距離を伝播して、受光面４４に到達すると、約１ｄＢの結合損失となる。従って、従来の光モジュールと比較して、１．５ｄＢ程度の結合損失を低減することができる。実施例４によれば、反射減衰量の低減とともに、結合損失も低減することができる。 As described above, for example, when the relative refractive index difference between the core and the clad in the optical waveguide layer 31 is 1.5% and the core size is 4.5 μm × 4.5 μm, the spot size is about 3.3 μm × 3.3 μm. . When the width of the core is gradually increased to about 20 μm over the taper length of 1000 μm by the spot size converter 38, the spot size can be reduced to about 3.5 μm × 7.5 μm. The light receiving diameter of the light receiving surface 44 of the PD array 43 is 80 μm. At this time, when the light emitted from the output waveguide 37 propagates a distance of several hundred μm and reaches the light receiving surface 44, a coupling loss of about 1 dB is obtained. Therefore, the coupling loss of about 1.5 dB can be reduced as compared with the conventional optical module. According to the fourth embodiment, it is possible to reduce the coupling loss as well as the return loss.

実施例４では、コアの横幅をテーパにして徐々に拡大する場合を述べたが、コアの横幅をテーパにして徐々に狭めていくことによりスポットサイズを拡大してもよい。また、コアの厚さをテーパにして徐々に拡大してもよいし、コアの厚さをテーパにして徐々に薄くしていくことによりスポットサイズを拡大してもよい。さらに、これらの組み合わせでもよいし、公知の波面整合法により設計したスポットサイズ変換器を適用してもよい。 In the fourth embodiment, the case where the lateral width of the core is gradually increased with a taper is described. However, the spot size may be increased by gradually narrowing the lateral width of the core with a taper. Further, the core thickness may be gradually increased with a taper, or the spot size may be increased by gradually decreasing the core thickness with a taper. Further, a combination of these may be used, or a spot size converter designed by a known wavefront matching method may be applied.

また、スポットサイズ変換器３８を、実施例２および３に適用することができ、反射減衰量の低減とともに、結合損失も低減することができる。このようなスポットサイズ変換器３８は、ＰＬＣを形成するプロセスにおいて、同時に集積することができる。従って、従来のレンズを用いた光モジュールと比較して、部材点数を減らすことができ、組み立て工数を低減することができる。 Further, the spot size converter 38 can be applied to the second and third embodiments, and the coupling loss can be reduced along with the reduction of the return loss. Such spot size converters 38 can be integrated simultaneously in the process of forming the PLC. Therefore, compared with the optical module using the conventional lens, the number of members can be reduced, and the number of assembly steps can be reduced.

図１１に、本発明の実施例５にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１０は、ＰＬＣ３００、ＰＤパッケージ４００およびコネクタ５２が配置されたプリント基板５０を、筐体９の内部に収容している。一例として、ＰＬＣ３００には、光機能素子としてＡＷＧが形成されている。光モジュール１０は、ＰＬＣに形成された１つのＡＷＧを共用する２つの光パワーモニタ機能を集積している。第１の光パワーモニタにおいて、光ファイバ２ａから入力された波長分割多重信号は、第１の入力導波路３３ａから入力され、ＡＷＧで個々の波長の光信号に分波され、第１の出力導波路３７ａからＰＤパッケージ４００ａに収容されている個々のＰＤの受光面で受光される。また、第２の光パワーモニタにおいて、光ファイバ２ｂから入力された波長分割多重信号は、第２の入力導波路３３ｂから入力され、ＡＷＧで個々の波長の光信号に分波され、第２の出力導波路３７ｂからＰＤパッケージ４００ｂに収容されている個々のＰＤの受光面で受光される。 FIG. 11 shows the configuration of an optical module according to Example 5 of the present invention. In the optical module 10, the printed circuit board 50 on which the PLC 300, the PD package 400, and the connector 52 are arranged is accommodated in the housing 9. As an example, AWG is formed in the PLC 300 as an optical functional element. The optical module 10 integrates two optical power monitoring functions that share one AWG formed in the PLC. In the first optical power monitor, the wavelength division multiplexed signal input from the optical fiber 2a is input from the first input waveguide 33a, demultiplexed into optical signals of individual wavelengths by the AWG, and the first output guide. Light is received by the light receiving surface of each PD accommodated in the PD package 400a from the waveguide 37a. In the second optical power monitor, the wavelength division multiplexed signal input from the optical fiber 2b is input from the second input waveguide 33b, and is demultiplexed into optical signals of individual wavelengths by the AWG. Light is received from the light receiving surface of each PD accommodated in the PD package 400b from the output waveguide 37b.

ここでは、２４チャンネルのＰＤアレイを収容したＰＤパッケージ４００ａ，４００ｂを、４個実装することにより、４８チャンネルの光パワーモニタを２台構成することができる。多チャンネルの光パワーモニタ２台を、１つの光モジュールに収容することで、非常に小型にでき、簡易に製造することができる。 Here, by mounting four PD packages 400a and 400b containing a 24-channel PD array, two 48-channel optical power monitors can be configured. By accommodating two multi-channel optical power monitors in one optical module, it can be very small and can be easily manufactured.

ＰＬＣ３００とＰＤパッケージ４００の接続部は、実施例１に示したように、出力導波路３７ａ，３７ｂの光伝播方向が、ＰＤアレイの受光面の鉛直方向に対して、ＰＬＣ３００の水平面内において、傾いて配置されている。また、実施例２，３に示したように、ＰＬＣ３００に垂直な面内において、出力導波路３７ａ，３７ｂの光伝播方向が、ＰＤアレイの受光面の鉛直方向に対して、傾いて配置するようにしてもよい。このようにして、反射減衰量を十分に低減したり、クロストークを抑制することができる。 As shown in the first embodiment, the connection portion between the PLC 300 and the PD package 400 is inclined in the horizontal plane of the PLC 300 with respect to the vertical direction of the light receiving surface of the PD array with respect to the light propagation direction of the output waveguides 37a and 37b. Are arranged. Further, as shown in the second and third embodiments, the light propagation direction of the output waveguides 37a and 37b is inclined with respect to the vertical direction of the light receiving surface of the PD array in a plane perpendicular to the PLC 300. It may be. In this way, the return loss can be sufficiently reduced and crosstalk can be suppressed.

従来の光モジュールでは、第１の光パワーモニタの出力導波路３７ａとＰＤパッケージ４００ａとの接続面で生じる反射光が、第２の光パワーモニタの出力導波路３７ｂに再結合し、ノイズとなって第２の光パワーモニタの受光特性を劣化させてしまう。逆に、第２の光パワーモニタの反射光が、第１の光パワーモニタの受光特性を劣化させてしまう。 In the conventional optical module, the reflected light generated at the connection surface between the output waveguide 37a of the first optical power monitor and the PD package 400a is recombined with the output waveguide 37b of the second optical power monitor and becomes noise. As a result, the light receiving characteristics of the second optical power monitor are deteriorated. On the contrary, the reflected light of the second optical power monitor deteriorates the light receiving characteristics of the first optical power monitor.

しかしながら、上述した実施例１〜３の構成を適用することにより、反射減衰量を十分に低減したり、クロストークを抑制することができる。また、上述した実施例４の構成を適用することにより、結合損失を低減することができる。さらに、１つのＡＷＧで２台の光パワーモニタを集積できるので、部材点数の削減、光回路の占有面積の削減、組み立て工程数の削減、システム構成の簡略化などにより、コストの低減を図ることができる。 However, by applying the configurations of the first to third embodiments described above, it is possible to sufficiently reduce the return loss and to suppress crosstalk. In addition, the coupling loss can be reduced by applying the configuration of the fourth embodiment described above. In addition, since two optical power monitors can be integrated with one AWG, the cost can be reduced by reducing the number of components, reducing the area occupied by the optical circuit, reducing the number of assembly steps, simplifying the system configuration, etc. Can do.

実施例１〜５では、光パワーモニタとしての機能を有する光モジュールについて説明した。筐体９に収容された光素子として、ＰＤパッケージ４０，４００を用いたが、これをＬＤパッケージに置き換えることにより、光送信器としての機能を有する光モジュールとすることができる。例えば、図５に示したＰＤパッケージ４０をＬＤパッケージに置き換えたとする。図６に示したように、ＬＤアレイの発光面から出射した光が、ガラス蓋４２を透過し、ＰＬＣ３０の導波路に入射する際に生じる反射戻り光は、ＬＤアレイの発光面に再結合しない。従って、ＬＤの発振スペクトル、光出力パワーの変動を一層抑制することができ、光モジュールの特性を向上させることができる。 In the first to fifth embodiments, the optical module having a function as an optical power monitor has been described. Although the PD packages 40 and 400 are used as the optical elements accommodated in the housing 9, an optical module having a function as an optical transmitter can be obtained by replacing these with an LD package. For example, assume that the PD package 40 shown in FIG. 5 is replaced with an LD package. As shown in FIG. 6, the return light generated when the light emitted from the light emitting surface of the LD array passes through the glass lid 42 and enters the waveguide of the PLC 30 does not recombine with the light emitting surface of the LD array. . Therefore, fluctuations in the oscillation spectrum and optical output power of the LD can be further suppressed, and the characteristics of the optical module can be improved.

このように、筐体９に収容される光素子については、なんら限定されるものではなく、導波路端面とガラス蓋４２との接続面で生じる反射光を抑制し、反射減衰量を低減することができる。また、ＰＬＣ３０に形成される光機能素子についても、ＡＷＧに限定されるものではなく、例えば、光スイッチ、光変調器などを形成することもできる。本願発明は、ＰＬＣに形成される光機能素子と、ＰＬＣと接続される光素子とを集積する光モジュールに広く適用することができる。 Thus, the optical element accommodated in the housing 9 is not limited in any way, and the reflected light generated on the connection surface between the waveguide end face and the glass lid 42 is suppressed, and the return loss is reduced. Can do. Further, the optical functional element formed in the PLC 30 is not limited to the AWG, and for example, an optical switch, an optical modulator, or the like can be formed. The present invention can be widely applied to an optical module in which an optical functional element formed in a PLC and an optical element connected to the PLC are integrated.

従来の光モジュールの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the conventional optical module. 従来のＰＤパッケージの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the conventional PD package. 従来の光モジュールにおけるＰＬＣとＰＤパッケージとの接続方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the connection method of PLC and PD package in the conventional optical module. ＰＬＣとＰＤパッケージの接続部の拡大図である。It is an enlarged view of the connection part of PLC and PD package. 本発明の実施例１にかかる光モジュールの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the optical module concerning Example 1 of this invention. 実施例１にかかるＰＬＣとＰＤパッケージの接続部の拡大図である。It is an enlarged view of the connection part of PLC concerning Example 1 and PD package. 本発明の実施例２にかかる光モジュールの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the optical module concerning Example 2 of this invention. 実施例２にかかるＰＬＣとＰＤパッケージとの接続方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the connection method of PLC concerning Example 2 and PD package. 実施例３にかかるＰＬＣとＰＤパッケージとの接続方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the connection method of PLC concerning Example 3 and PD package. 実施例４にかかるＰＬＣとＰＤパッケージの接続部の拡大図である。It is an enlarged view of the connection part of PLC concerning Example 4 and PD package. 本発明の実施例５にかかる光モジュールの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the optical module concerning Example 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，１０光モジュール
９筐体
３０，３００ＰＬＣ
３１光導波路層
３２基板
３３入力導波路
３４入力スラブ導波路
３５アレイ導波路
３６出力スラブ導波路
３７出力導波路
３８スポットサイズ変換器
４０，４００ＰＤパッケージ
４１セラミック筐体
４２ガラス蓋
４３ＰＤアレイ
４４受光面
４５，５１電気配線
４６リードピン
５０プリント基板
５２コネクタ 1,10 Optical module 9 Housing 30,300 PLC
31 Optical waveguide layer 32 Substrate 33 Input waveguide 34 Input slab waveguide 35 Array waveguide 36 Output slab waveguide 37 Output waveguide 38 Spot size converter 40,400 PD package 41 Ceramic housing 42 Glass lid 43 PD array 44 Light reception Surface 45, 51 Electrical wiring 46 Lead pin 50 Printed circuit board 52 Connector

Claims

少なくとも一方が開口した筐体と、光を透過し、前記筐体の開口部を塞いで密封するガラス蓋と、受光面または発光面を前記ガラス蓋と対向させて固定された光素子を含むパッケージと、光導波路と光機能素子とが集積された平面光波回路とを含む光モジュールにおいて、
前記平面光波回路の前記光導波路の入出力端面に、前記パッケージの前記ガラス蓋が接合され、前記光素子の受光面または発光面と前記光導波路とが光学的に結合され、
前記光導波路の入出力端面における光伝播方向が、前記光素子の受光面または発光面の鉛直方向に対して、傾いていることを特徴とする光モジュール。 A package including a housing having at least one opening, a glass lid that transmits light and closes and seals the opening of the housing, and an optical element fixed with a light-receiving surface or a light-emitting surface facing the glass lid And an optical module including a planar lightwave circuit in which an optical waveguide and an optical functional element are integrated,
The glass lid of the package is joined to the input / output end face of the optical waveguide of the planar lightwave circuit, and the light receiving surface or light emitting surface of the optical element and the optical waveguide are optically coupled,
An optical module, wherein a light propagation direction at an input / output end face of the optical waveguide is inclined with respect to a vertical direction of a light receiving surface or a light emitting surface of the optical element.

前記平面光波回路の水平面内において、前記光導波路の入出力端面における光伝播方向が、前記光素子の受光面または発光面の鉛直方向に対して、傾いていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。 The light propagation direction at the input / output end face of the optical waveguide is inclined with respect to the vertical direction of the light receiving surface or the light emitting surface of the optical element in a horizontal plane of the planar lightwave circuit. The optical module as described.

前記平面光波回路に垂直な面内において、前記光導波路の入出力端面における光伝播方向が、前記光素子の受光面または発光面の鉛直方向に対して、傾いていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。 The light propagation direction at an input / output end face of the optical waveguide is inclined with respect to a vertical direction of a light receiving surface or a light emitting surface of the optical element in a plane perpendicular to the planar lightwave circuit. The optical module according to 1.

前記平面光波回路の光導波路の入出力端面を含む端部に、スポットサイズ変換器が集積されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の光モジュール。 4. The optical module according to claim 1, wherein a spot size converter is integrated at an end portion including an input / output end face of the optical waveguide of the planar lightwave circuit.

前記平面光波回路は、アレイ導波路回折格子型光合分波器であり、
前記アレイ導波路回折格子型光合分波器の複数の入力導波路または複数の出力導波路のいずれかと、前記光素子の複数の受光面または発光面の各々とが光学的に結合されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光モジュール。 The planar lightwave circuit is an arrayed waveguide diffraction grating type optical multiplexer / demultiplexer,
Either the plurality of input waveguides or the plurality of output waveguides of the arrayed waveguide diffraction grating type optical multiplexer / demultiplexer and each of the plurality of light receiving surfaces or light emitting surfaces of the optical element are optically coupled. The optical module according to claim 1, wherein:

前記アレイ導波路回折格子型光合分波器は、
第１入力導波路および複数の第２出力導波路と結合する第１スラブ導波路と、
複数の第１出力導波路および第２入力導波路と結合する第２スラブ導波路と、
前記第１スラブ導波路と前記第２スラブ導波路とを接続するアレイ導波路とを含み、
前記第１入力導波路と前記第１出力導波路との間に構成される第１光合分波機能と、前記第２入力導波路と前記第２出力導波路との間に構成される第２光合分波機能とを有することを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。 The arrayed waveguide grating optical multiplexer / demultiplexer is:
A first slab waveguide coupled to the first input waveguide and the plurality of second output waveguides;
A second slab waveguide coupled to the plurality of first output waveguides and the second input waveguide;
An arrayed waveguide connecting the first slab waveguide and the second slab waveguide;
A first optical multiplexing / demultiplexing function configured between the first input waveguide and the first output waveguide; and a second configured between the second input waveguide and the second output waveguide. 6. The optical module according to claim 5, which has an optical multiplexing / demultiplexing function.